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La science et l'ingénierie sont deux domaines, au-delà des arts plastiques, dans lesquels Léonard de Vinci s’est illustré à travers des recherches et dessins et dont témoignent ses carnets et projets de traités.

Si sa motivation première est artistique — avec la représentation la plus juste possible des corps, de la nature, de l'ombre et de la lumière, ou encore des proportions —, il est entraîné dès les années 1480 dans des études aux directions variées, faisant de lui l'archétype des ingénieurs-artistes polymathes de la Renaissance : l'anatomie humaine et comparée ; les mathématiques et particulièrement la géométrie ; la botanique et la géologie ; l'optique et l'astronomie ; l'architecture, l'urbanisme et la cartographie ; les machines de guerre ou volantes ; en ingénierie, la mécanique générale ainsi que l'hydraulique.

Participant à la Renaissance italienne, Léonard de Vinci se situe à ce moment charnière où les savants perçoivent, sans pour autant parvenir à les dépasser, les limites des théories scientifiques et l'inefficience des technologies contemporaines, héritées de l'Antiquité et encore ancrées dans le Moyen Âge. Se revendiquant scientifique et surtout ingénieur, il ne bénéficie cependant que d'une formation sommaire puisqu'il ne fréquente que deux ans une école pour futurs commerçants puis est intégré au sein de l'atelier d'Andrea del Verrocchio, lui-même artiste polymathe, qui lui fait découvrir la peinture et la sculpture, et l'initie également aux techniques permettant de les mettre en œuvre, comme la fonderie, la métallurgie ou l'ingénierie. En outre, l'importance et l'intensité de son travail dans chacun des domaines envisagés le conduisent presque invariablement à envisager la création d'un traité. Néanmoins, pas un seul n'est mené à son terme du fait de sa tendance à l'inachèvement.

Diversement reconnu par ses contemporains, son parcours scientifique et d'ingénieur n'est que tardivement redécouvert au tournant des XVIII^e et XIX^e siècles. D'abord considérée comme celle d'un génie absolu, inégalée et isolée parmi ses contemporains, la figure de Léonard est, au mitan du XX^e siècle, fortement remise en question. Ses limites sont dès lors mises en avant, en particulier ses bagages : théoriques, du fait de ne pas avoir fréquenté les universités ; notionnels, par méconnaissance du grec et du latin alors porteurs du vocabulaire technique et scientifique. Pour autant, Léonard de Vinci est, à l'orée du XXI^e siècle, replacé dans son contexte : il est désormais considéré comme un savant de son temps, héritier des connaissances et des croyances médiévales, et dont le travail bénéficie des avancées de contemporains comme celles de Filippo Brunelleschi, Giuliano da Sangallo ou Francesco di Giorgio Martini.

Bien que ses apports soient relativisés, les historiens des sciences lui reconnaissent d'avoir introduit l'utilisation du dessin technique en tant que support de mémoire et pédagogique ; d'avoir poussé à leur perfection les techniques de représentations et de les avoir appliquées à tout sujet technologique. De même, son travail se distingue par son caractère systématique et par une attention aussi aiguë pour le détail que pour l'ensemble. Enfin, ses recherches se singularisent de ses contemporains par un souci de rentabilisation économique du travail par la recherche systématique de l'automatisation des mécanismes.

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